wpływ następczy popiołów z węgla kamiennego na skład chemiczny

ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2007 z. 518: 23-33
WPŁYW NASTĘPCZY POPIOŁÓW
Z WĘGLA KAMIENNEGO
NA SKŁAD CHEMICZNY RUNI ŁĄKOWEJ
Zdzisław Ciećko, Andrzej C. śołnowski, Arkadiusz Chełstowski
Katedra Chemii Środowiska, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Wstęp
Na skutek zmian w ustawodawstwie w zakresie ochrony powietrza w ostatnich
latach w Polsce obserwuje się systematyczny spadek emisji pyłów z sektora
energetycznego. Pierwotna emisja wynosząca około 1430 tys. ton w 1990 w roku 2003
uległa redukcji do około 129 tys. ton (dane dotyczą emisji z energetyki zawodowej,
energetyki przemysłowej i technologii przemysłowych i nie obejmują kotłowni
lokalnych, palenisk domowych, warsztatów i rolnictwa) [GUS 2005]. Zmiany te
związane są z instalowaniem coraz sprawniejszych urządzeń odpylających mogących
zatrzymywać do 98% pyłów powstających podczas procesów spalania. Ograniczenie
emisji pyłów sprawia, Ŝe wzrasta ilość lotnych popiołów na składowiskach
zlokalizowanych w sąsiedztwie zakładów energetycznych. Szacuje się, Ŝe w Polsce w
2004 roku zostało zatrzymanych i zdeponowanych około 99,3% pyłów powstających w
elektrowniach i ciepłowniach, co stanowi około 18581 tys. ton tych odpadów. Fakty te
nadają coraz większą rangę problemowi zagospodarowania i utylizacji pyłów
elektrownianych. Zgromadzone na hałdach pyły mogą jako agresywne czynniki
zmieniać aktywność i wydajność ekosystemów. Pyły elektrowniane z węgla
kamiennego i brunatnego traktowane jako substancje odpadowe zawierają jednak
przydatne dla produkcji rolniczej składniki i z tego względu mogą być wykorzystywane
do poprawy właściwości fizykochemicznych, szczególnie gleb lekkich [CIEĆKO i in.
1993; BOGACZ i in. 1995] oraz do nawoŜenia [TERELAK, śÓRAWSKA 1979; KOTER i in. 1983;
HERMANN, SADOWSKI 1985; KABATA-PENDIAS i in. 1987; CIEĆKO i in. 1993; MELLER 1999].
Wprowadzając te odpady do gleb moŜna poprawiać bilans składników pokarmowych w
środowisku oraz ograniczać ujemny wpływ nadmiernej ich koncentracji w okolicach
wysypisk i hałd. O ile wpływ lotnych popiołów na właściwości i plonowanie roślin oraz
właściwości gleby został dość dokładnie poznany, o tyle niewiele jest dostępnych w
literaturze badań dotyczących długotrwałości zmian powodowanych poprzez
wprowadzenie tych substancji do gleby.
Celem prezentowanych w pracy badań było rozpoznanie następczego oddziaływania melioracyjnych dawek popiołów z węgla kamiennego na plonowanie
i zawartość makroelementów w runi łąkowej. Wpływ następczy zastosowanych popiołów badano po 20 latach od ich wprowadzenia do gleby.
Materiał i metody badań
24
Z. Ciećko, A.C. śołnowski, A. Chełstowski
Badania wykonano w oparciu o doświadczenie polowe, załoŜone w 1984 roku w
obrębie wsi Łęg Starościński na terenie gminy Lelis w województwie mazowieckim na
glebie o składzie granulometrycznym piasku gliniastego pylastego [KLASYFIKACJA GLEB
POLSKIEGO TOWARZYSTWA GLEBOZNAWCZEGO BN-8/9180-11]. Gleba charakteryzowała się
średnią zasobnością w przyswajalny fosfor (55 mg P⋅kg-1) oraz wysoką w przyswajalny
potas (152 mg K⋅kg-1) i magnez (55 mg Mg⋅kg-1). Pojemność sorpcyjna wynosiła 125
mmol(+)⋅kg-1, a odczyn mierzony w wodzie i w 1 mol KCl⋅dm-3 wynosił odpowiednio
6,5 i 5,6.
Eksperyment prowadzono metodą losowanych bloków w czterech powtórzeniach,
uwzględniając dwa czynniki doświadczalne. Jako czynnik I rzędu przyjęto wzrastające
dawki popiołów dymnicowych pochodzących z elektrofiltrów Zespołu Elektrowni
„Ostrołęka” S.A. w dawkach 0, 100, 200, 400, 600 i 800 t⋅ha-1. UŜyty w doświadczeniu
popiół w przeliczeniu na 1 kg suchej masy zawierał 491 g SiO2, 1,7 g P, 2,9 g K, 15,0 g
Ca oraz 7,1 g Mg, a jego odczyn pH mierzony w 1 mol KCl⋅dm-3 wynosił 9,2. Czynnik
II stanowiły dodatki, które wprowadzono do gleby wraz z popiołami. Dodatkami tymi
były: obornik, słoma i kora drzewna w ilości 10 t suchej masy na 1 ha. Powierzchnia
kaŜdego poletka wynosiła 54 m2.
W prezentowanym doświadczeniu popioły z węgla kamiennego oraz dodatki
zastosowano jesienią 1984 roku pod orkę zimową. Roślinami uprawianymi
w poszczególnych latach były: ziemniaki (1985), owies na zieloną masę + łubin na
zieloną masę (1986), Ŝyto na zieloną masę + mieszankę motylkowo-trawiastą na zieloną
masę (1987), w latach 1988-1991 uprawiano mieszankę motylkowo-trawiastą na zieloną
masę. Wymienione rośliny nawoŜono nawozami mineralnymi NPK w dawkach
zgodnych z zasadami agrotechniki, jednakowych w całym doświadczeniu. Od 1992
roku pole uŜytkowane było jako trwały uŜytek zielony - nienawoŜony mineralnie.
W 2004 roku - 20 lat po zastosowaniu popiołów - z prezentowanego doświadczenia podczas I pokosu pobrano próbki traw, określono wielkość plonu, a po
wysuszeniu i mineralizacji w systemie otwartym, w stęŜonym kwasie siarkowym
oznaczono:
-
N ogółem - metodą destylacyjną Kjeldahla [OSTROWSKA i in. 1991],
fosfor kolorymetrycznie metodą wanadowo-molibdenową [OSTROWSKA i in. 1991],
K, Ca i Na metodą emisyjnej spektrofotometrii płomieniowej (ESA),
Mg metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej (ASA)
Uzyskane wyniki badań opracowano statystycznie testem ANOVA uwzględniając poziom istotności α = 0,05 z wykorzystaniem modułu do obliczeń statystycznych
Statistica v. 6.0 [STATSOFT 2001]. WspółzaleŜność między dawką popiołów a
zawartością makroskładników w trawach wyznaczono za pomocą współczynnika
korelacji prostej programem Microsoft Excel 2000 [MICROSOFT 2000].
Omówienie wyników
Wielkość plonu runi łąkowej była zaleŜna zarówno od dawki popiołów, jak i od
zastosowanych wraz z popiołami dodatków organicznych. Następczy wpływ
melioracyjnych dawek popiołów był wyraźnie inny w serii bez dodatku substancji
organicznej niŜ w seriach z jej dodatkiem. Wprowadzona do gleby materia organiczna mimo upływu 20 lat od jej zastosowania rzutowała istotnie na plonowanie traw (tab. 1).
NajwyŜsze plony runi łąkowej stwierdzono na obiektach nawoŜonych obornikiem średnio 9,08 t⋅ha-1. Obiekty nawoŜone słomą i korą drzewną plonowały na zbliŜonym
poziomie - odpowiednio 8,90 i 8,91 t⋅ha-1, natomiast obiekty, gdzie nie zastosowano
WPŁYW NASTĘPCZY POPIOŁÓW Z WĘGLA KAMIENNEGO ...
25
dodatków organicznych, plonowały na poziomie 7,94 t⋅ha-1.
Tabela 1; Table 1
Wpływ popiołów z węgla kamiennego na plon świeŜej masy runi łąkowej (t⋅ha-1)
Effects of coal ash on grass fresh matter yield (t⋅ha-1)
Dawka popiołów
Coal ash dose
(t⋅ha-1)
bez dodatków
without additives
obornik
farmyard manure
słoma
straw
kora drzewna
tree bark
średnia
average
0
8,37
8,70
8,57
8,60
8,56
100
8,74
9,15
8,98
8,91
8,95
200
8,96
9,49
9,10
9,05
9,15
400
8,91
9,12
9,04
9,03
9,03
600
6,35
9,03
9,02
8,98
8,35
800
6,32
8,97
8,70
8,90
8,22
Średnia
Average
7,94
9,08
8,90
8,91
8,71
NIR0,05
LSD0.05
Współczynnik
korelacji r
Correlation coefficient r
**
*
Dodatki organiczne
Organic supplements
dawka popiołów; coal ash dose - 0,18**, dodatki organiczne; organic supplements 0,31**; współdziałanie - dawka popiołów x dodatki organiczne; interaction – coal ash
dose x organic supplements - 0,61**
-0,81
-0,02
0,04
0,42
istotne dla α < 0,01; significant at α < 0.01
istotne dla α < 0,05; significant at α < 0.05
NiezaleŜnie od serii doświadczenia niskie dawki popiołów (100 i 200 t⋅ha-1)
nieznacznie zwiększyły plon zielonej masy runi w stosunku do obiektów, na których nie
stosowano popiołów. Na obiektach z dawką 400 t popiołu⋅ha-1 plon runi łąkowej był
podobny jak w przypadku obiektów z wykorzystaniem 200 t popiołów⋅ha-1.
Zastosowanie 600 i 800 t popiołów⋅ha-1 w serii bez dodatku substancji organicznej
spowodowało obniŜenie plonu zielonej masy runi, w stosunku do obiektu kontrolnego.
W seriach z obornikiem, słomą i korą, na tle wymienionych wysokich dawek popiołów,
zaznaczyła się tendencja do obniŜenia plonu zielonej masy runi. Zastosowanie materii
organicznej jako dodatku do popiołów elektrownianych moŜe istotnie przyczyniać się
do wzrostu wielkości plonu roślin, co w swoich badaniach wykazali ROGALSKI i in.
[1998]. Niemniej jednak szereg autorów utrzymuje, Ŝe w początkowym okresie po
zastosowaniu popiołów mogą one działać niekorzystnie na rośliny takie jak: ziemniak,
pszenica jara, owies, burak cukrowy i jęczmień jary [MACIAK, LIWSKI 1981; GIEDROJĆ,
FATYGA 1985; MELLER 1999]. KRĘśEL i in. [1978] w odniesieniu do gorczycy wykazali aŜ
trzynastokrotny spadek plonów w porównaniu do gleby nawoŜonej mineralnie,
natomiast NOWAK i CIEĆKO [1996] spadek plonu stwierdzili równieŜ w odniesieniu do
kukurydzy. Ci sami autorzy w badaniach prowadzonych w pierwszych latach od
wprowadzenia popiołów stwierdzili zdecydowane działanie popiołu z węgla
kamiennego i substancji organicznej na plonowanie roślin. Plon uprawianych roślin
rolniczych: ziemniaków, owsa i po jego zbiorze łubinu na zieloną masę, Ŝyta ozimego
jako poplonu, mieszanki motylkowo-trawiastej był najwyŜszy na obiektach, gdzie zas-
Z. Ciećko, A.C. śołnowski, A. Chełstowski
26
tosowano od 100 do 400 t⋅ha-1 popiołu. Wysoce istotna zwyŜka, w stosunku do obiektu
kontrolnego, sięgała nawet 12%. ObniŜenie plonu zanotowano pod wpływem dawek
600 i 800 t popiołu na hektar. Przedstawione wyniki badań wykazały ponadto, Ŝe
zdecydowanie najlepiej na wzrost roślin działał popiół stosowany na tle obornika, a
gorzej na tle słomy i kory drzewnej jako źródła materii organicznej [NOWAK, CIEĆKO
1991]. Obserwacje te potwierdziły się równieŜ w dalszych latach prowadzenia badań
[NOWAK i in. 1993].
Tabela 2; Table 2
Wpływ popiołów z węgla kamiennego na zawartość N ogółem w runi łąkowej (g⋅kg-1 s.m.)
Effects of coal ash on total N content in grass yield (g⋅kg-1 dry matter)
Dawka popiołów
Coal ash dose
(t⋅ha-1)
Dodatki organiczne
Organic supplements
bez dodatków
without additives
obornik
farmyard manure
słoma
straw
kora drzewna
tree bark
średnia
average
0
100
200
400
600
800
10,40
11,40
11,70
12,00
12,20
12,40
10,90
11,80
11,90
11,90
12,00
12,40
10,80
12,10
12,00
12,10
12,20
12,30
10,90
11,60
11,60
11,70
11,70
12,00
10,75
11,73
11,80
11,93
12,03
12,28
Średnia
Average
11,68
11,82
11,92
11,58
11,75
NIR0,05
LSD0.05
Współczynnik
korelacji r
Correlation
coefficient r
dawka popiołów; coal ash dose - 0,27**, dodatki organiczne; organic supplements r.n.; n.s., współdziałanie - dawka popiołów x dodatki organiczne; interaction - coal ash
dose x organic supplements - r.n.; n.s.
0,88
0,82
0,68
0,81
**
istotne dla α < 0,01; significant at α < 0.01
*
istotne dla α < 0,05; significant at α < 0.05
r.n.; n.s.
róŜnice nieistotne; differences not significant
Popioły elektrowniane zawierają bardzo małe ilości azotu. Pierwiastek ten w
czasie procesu spalania ulatnia się do atmosfery w postaci tlenków. Ilości N ogółem w
popiołach sięgają zaledwie kilku dziesiątych procenta [GAIND, GAUR 2003] i pod tym
względem nie mogą być traktowane jako źródło tego pierwiastka dla roślin. Niemniej
jednak zastosowane 20 lat wcześniej w prezentowanym doświadczeniu wzrastające
dawki popiołów spowodowały istotny - liniowy wzrost zawartości N ogółem w
analizowanych trawach (tab. 2). Wpływ taki moŜna tłumaczyć poprawą warunków
wzrostu i rozwoju roślin, spowodowaną zastosowanymi popiołami. W lepszych
warunkach, na skutek głębszego i obfitszego korzenienia się roślin, dochodziło do
naturalnego nagromadzenia w glebie - resztek, które teraz stanowić mogą cenne źródło
dostępnego azotu dla roślin następczych. Najmniejszą zawartość tego składnika
stwierdzono w próbkach pobranych z obiektu kontrolnego - 10,4 g N⋅kg-1 s.m.
NiezaleŜnie od rodzaju zastosowanego dodatku organicznego najwyŜsze zawartości N
ogółem stwierdzono na obiektach nawoŜonych najwyŜszą dawką popiołów. W serii bez
dodatków była to zawartość 12,4; w serii z obornikiem 12,4; ze słomą 12,3 oraz z korą
WPŁYW NASTĘPCZY POPIOŁÓW Z WĘGLA KAMIENNEGO ...
27
drzewną - 12,0 g N ogółem⋅kg-1 s.m. traw. Po 20 latach od zastosowania dodatków
organicznych nie stwierdzono by miały one istotny wpływ na zawartość N ogółem
w analizowanej runi łąkowej.
W odróŜnieniu od zawartości azotu popioły lotne zawierają stosunkowo duŜe
ilości fosforu i potasu, dlatego teŜ mogą być stosowane zamienne z nawoza mi
handlowymi jako potencjalne źródło tych składników [FEREIRA i in. 2003].
Tabela 3; Table 3
Wpływ popiołów z węgla kamiennego na zawartość fosforu w runi łąkowej (g⋅kg-1 s.m.)
Effects of coal ash on phosphorus (P) content in grass yield (g⋅kg-1 dry matter)
Dawka popiołów
Coal ash dose
(t⋅ha-1)
bez dodatków
without additives
obornik
farmyard manure
słoma
straw
kora drzewna
tree bark
średnia
average
0
2,91
2,94
2,98
3,02
2,96
100
2,94
3,00
3,11
3,04
3,02
200
2,99
3,01
3,10
3,13
3,06
400
3,00
3,20
3,13
3,16
3,12
600
2,99
3,21
3,18
3,15
3,13
800
2,93
3,20
3,22
3,15
3,13
Średnia
Average
2,96
3,09
3,12
3,11
3,07
NIR0,05
LSD0.05
Współczynnik
korelacji r
Correlation
coefficient r
**
*
Dodatki organiczne
Organic supplements
dawka popiołów; coal ash dose - 0,04**, dodatki organiczne; organic supplements 0,02**, współdziałanie - dawka popiołów x dodatki organiczne; interaction - coal ash
dose x organic supplements - 0,07**
0,24
0,91
0,91
0,80
istotne dla α < 0,01; significant at α < 0.01
istotne dla α < 0,05; significant at α < 0.05
W prezentowanym doświadczeniu zawartość fosforu w trawach była zaleŜna
zarówno od dawek zastosowanych popiołów, jak i od zastosowanych przed 20 laty
dodatków organicznych. W serii bez nawozów organicznych dawki popiołów do 400
t⋅ha-1 powodowały wzrost zawartości fosforu z 2,91 do 3,00 g P⋅kg-1 s.m. (tab. 3).
Dalsze zwiększanie dawki popiołów powodowało obniŜenie ilości fosforu
w analizowanej runi łąkowej. Zastosowane dodatki organiczne sprawiły, Ŝe został
zniesiony efekt paraboli widoczny w serii bez dodatków organicznych (r = 0,24).
Praktycznie kaŜda kolejna dawka popiołów powodowała wzrost ilości P w trawach (r =
od 0,80 do 0,91). Najkorzystniej na akumulację fosforu w trawach wpłynęła słoma
(3,12 g P⋅kg-1), następnie kora drzewna i obornik (odpowiednio do 3,11 i 3,09 g P⋅kg-1
s.m.).
Tabela 4; Table 4
Wpływ popiołów z węgla kamiennego na zawartość potasu (K) w runi łąkowej (g⋅kg-1 s.m.)
Z. Ciećko, A.C. śołnowski, A. Chełstowski
28
Effects of coal ash on potassium (K) conten t in grass yield (g⋅kg-1 dry matter)
Dawka popiołów
Coal ash dose
(t⋅ha-1)
Dodatki organiczne
Organic supplements
bez dodatków
without additives
obornik
farmyard manure
słoma
straw
kora drzewna
tree bark
średnia
average
0
10,88
11,26
11,17
11,13
11,11
100
11,41
11,29
11,89
11,44
11,51
200
11,67
11,39
12,31
11,60
11,74
400
11,72
11,40
12,49
11,39
11,75
600
11,97
11,85
13,03
11,38
12,06
800
12,28
12,44
13,34
11,42
12,37
Średnia
Average
11,66
11,61
12,37
11,39
11,76
NIR0,05
LSD0.05
Współczynnik
korelacji r
Correlation
coefficient r
dawka popiołów; coal ash dose - 0,14**, dodatki organiczne; organic supplements 0,07**, współdziałanie - dawka popiołów x dodatki organiczne; interaction - coal ash
dose x organic supplements - 0,29**
0,94
0,93
0,96
0,25
**
istotne dla α < 0,01; significant at α < 0.01
*
istotne dla α < 0,05; significant at α < 0.05
r.n.; n.s.
róŜnice nieistotne; differences not significant
Potas, podobnie jak fosfor, w popiołach lotnych występuje w ilościach, które
upowaŜniają do stwierdzenia, Ŝe mogą być one powaŜnym źródłem tego składnika dla
roślin [FEREIRA i in. 2003]. Uzyskane w prezentowanym doświadczeniu wyniki wskazują,
Ŝe po 20 latach na polach nawoŜonych popiołami roślinność charakteryzowała się
wyŜszą zawartością potasu niŜ roślinność zebrana z pól, na których nie wprowadzano
popiołów. W prezentowanych badaniach pod wpływem zastosowanych popiołów
następował liniowy (r = 0,94) wzrost zawartości K w trawach z 10,88 g⋅kg-1 s.m. w
roślinach z obiektu kontrolnego do 12,28 g K⋅kg-1 s.m. w roślinach z obiektu
nawoŜonego dawką 800 t popiołów⋅ha-1 (tab. 4). Wprowadzenie słomy spowodowało
dalszy wzrost ilości potasu w runi, średnio o ok. 6%, w stosunku do obiektów w serii
bez dodatków.
W składzie chemicznym popiołów pierwiastkami dominującymi obok krzemu są
wapń i magnez. ZERBE i in. [2001] analizując skład chemiczny popiołów
z elektrociepłowni Karolin podają, Ŝe średnia ilość wapnia i magnezu wynosiła odpowiednio 17,7 i 8,5 g⋅kg-1 popiołu. Zastosowane w prezentowanym doświadczeniu
popioły zawierały podobne ilości tych składników - 15,0 g Ca oraz 7,1 g Mg⋅kg
popiołu-1. Według polskiej normy PN-EN 13535:2003 [POLSKIE NORMY 2003], ze
względu na tak duŜe ilości pierwiastków alkalicznych, popioły elektrowniane mogą być
stosowane jako środki wapnujące.
Tabela 5; Table 5
Wpływ popiołów z węgla kamiennego na zawartość wapnia (Ca)
w runi łąkowej (g⋅kg-1 s.m.)
WPŁYW NASTĘPCZY POPIOŁÓW Z WĘGLA KAMIENNEGO ...
29
Effects of coal ash on calcium (Ca) content in grass yield (g⋅kg-1 dry matter)
Dawka popiołów
Coal ash dose
(t⋅ha-1)
Dodatki organiczne
Organic supplements
bez dodatków
without additives
słoma
straw
kora drzewna
tree bark
średnia
average
0
3,36
3,24
3,31
3,30
3,30
100
3,31
3,25
3,34
3,32
3,31
200
3,57
3,35
3,35
3,36
3,41
400
3,77
3,86
3,83
3,38
3,71
600
3,60
4,12
4,00
3,36
3,77
800
3,59
5,25
4,46
3,15
4,11
Średnia
Average
3,53
3,85
3,72
3,31
3,60
NIR0,05
LSD0.05
Współczynnik
korelacji r
Correlation coefficient r
**
*
obornik
farmyard manure
dawka popiołów; coal ash dose - 0,04**, dodatki organiczne; organic supplements 0,02**, współdziałanie - dawka popiołów x dodatki organiczne; interaction - coal ash
dose x organic supplements - 0,09**
0,63
0,95
0,98
-0,48
istotne dla α < 0,01; significant at α < 0.01
istotne dla α < 0,05; significant at α < 0.05
Zawartość wapnia, podobnie jak zawartość potasu, w trawach z prezentowanego
doświadczenia rosła pod wpływem stosowanych dawek popiołów (tab. 5). Stwierdzono
istotne róŜnice w kształtowaniu się zawartości tego pierwiastka w zaleŜności od
zastosowanych dodatków organicznych. Obornik i słoma spowodowały wzrost ilości Ca
w roślinach, natomiast kora drzewna, prawdopodobnie na skutek zakwaszającego
działania, przyczyniła się do obniŜenia ilości Ca w roślinach, równieŜ w stosunku do
obiektów bez dodatków organicznych.
Pod wpływem popiołów w badanych trawach rosła takŜe zawartość magnezu średnio z 1,13 do 1,61 g Mg⋅kg-1 s.m. (tab. 6). Wzrost ten był liniowy, o czym świadczą
wysokie współczynniki korelacji. Zastosowane dodatki organiczne istotnie zwiększyły
ilość Mg w runi w stosunku do zawartości stwierdzonej na obiektach nienawoŜonych
organicznie.
Tabela 6; Table 6
Wpływ popiołów z węgla kamiennego na zawartość magnezu (Mg)
w runi łąkowej (g⋅kg-1 s.m.)
Effects of coal ash on magnesium (Mg) content in grass yield (g⋅kg-1 dry matter)
Dodatki organiczne; Organic supplements
Dawka popiołów
Coal ash dose
(t⋅ha-1)
0
100
200
bez dodatków
without additives
obornik
farmyard manure
słoma
straw
kora drzewna
tree bark
średnia
average
1,10
1,25
1,41
1,14
1,35
1,36
1,12
1,37
1,37
1,14
1,28
1,48
1,13
1,31
1,41
Z. Ciećko, A.C. śołnowski, A. Chełstowski
30
400
600
800
Średnia; Average
NIR0,05
LSD0.05
Współczynnik
korelacji r
Correlation
coefficient r
**
*
1,48
1,50
1,46
1,53
1,67
1,79
1,40
1,57
1,63
1,55
1,61
1,56
1,49
1,59
1,61
1,37
1,47
1,41
1,44
1,42
dawka popiołów; coal ash dose - 0,02**, dodatki organiczne; organic supplements 0,01**, współdziałanie - dawka popiołów x dodatki organiczne; interaction - coal ash
dose x organic supplements - 0,04**
0,81
0,98
0,92
0,84
istotne dla α < 0,01; significant at α < 0.01
istotne dla α < 0,05; significant at α < 0.05
Tabela 7; Table 7
Wpływ popiołów z węgla kamiennego na zawartość sodu (Na) w runi łąkowej (g⋅kg-1 s.m.)
Effects of coal ash on sodium (Na) content in grass yield (g⋅kg-1 dry matter)
Dodatki organiczne; Organic supplements
Dawka popiołów
Coal ash dose
(t⋅ha-1)
0
100
200
400
600
800
Średnia; Average
NIR0,05
LSD0.05
Współczynnik
korelacji r
Correlation
coefficient r
bez dodatków
without additives
obornik
farmyard manure
słoma
straw
kora drzewna
tree bark
średnia
average
0,53
0,55
0,57
0,61
0,61
0,63
0,55
0,54
0,55
0,57
0,59
0,63
0,38
0,45
0,47
0,49
0,48
0,48
0,53
0,52
0,52
0,52
0,54
0,56
0,50
0,52
0,53
0,55
0,56
0,58
0,58
0,57
0,46
0,53
0,54
dawka popiołów; coal ash dose - 0,01**; dodatki organiczne; organic supplements 0,01**; współdziałanie - dawka popiołów x dodatki organiczne; interaction - coal ash
dose x organic supplements - 0,01**
0,96
0,95
0,71
0,79
**
istotne dla α < 0,01; significant at α < 0.01
*
istotne dla α < 0,05; significant at α < 0.05
r.n.; n.s.
róŜnice nieistotne; differences not significant
Sód naleŜy do pierwiastków, których zawartość w tkankach roślin jest stosunkowo niska. Niemniej jednak takŜe w przypadku tego składnika zastosowane przed
20 laty popioły wywarły istotne znaczenie (tab. 7). Pod ich wpływem nastąpił wzrost
zawartości sodu w trawach z 0,50 do 0,58% w serii nawoŜonej dawką 800 t⋅ha-1.
Stwierdzono równieŜ, Ŝe stosowane dodatki organiczne, w przeciwieństwie do
poprzednich składników, w odniesieniu do sodu spowodowały obniŜenie jego
zawartości w roślinach z 0,58 do 0,53 g Na⋅kg-1 s.m. w serii z korą drzewną i z 0,58 do
0,46 g Na⋅kg-1 s.m. w serii ze słomą.
Wnioski
1.
Następczy wpływ melioracyjnych dawek popiołów stosowanych w ilości 100,
200 i 400 t⋅ha-1 przyczynił się do nieznacznego przyrostu plonu runi łąkowej w
stosunku do obiektów kontrolnych (bez popiołów).
WPŁYW NASTĘPCZY POPIOŁÓW Z WĘGLA KAMIENNEGO ...
31
2.
Mimo upływu 20 lat od zastosowania wzrastających dawek popiołów w zakresie
od 100 do 800 t⋅ha-1 na ogół następował wzrost zawartości N ogółem, fosforu,
potasu, wapnia i magnezu w suchej masie runi łąkowej.
3.
Zastosowane dodatki organiczne nadal oddziałują na kształtowanie się zawartości
makroskładników w roślinach, powodując obniŜanie zawartości Na i K oraz
zwiększanie zawartości Mg i Ca. Na zawartość wapnia odmiennie oddziałuje
kora drzewna, powodując obniŜenie jego zawartości w suchej masie runi.
Literatura
BOGACZ A., CHODAK T., SZERSZEŃ L. 1995. Badania nad przydatnością popiołów lotnych z
elektrowni Opole do zagospodarowania rolniczego. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 418:
671-676.
CIEĆKO Z., NOWAK G., LISOWSKI J. 1993. Właściwości fizykochemiczne gleby w warunkach stosowania popiołów z węgla kamiennego. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 409:
97-102.
FEREIRA C., RIBEIRO A., OTOSSEN L. 2003. Possible applications for municipal solid waste
fly ash. Journal of Hazardous Materials B96: 201-216.
GAIND S., GAUR A.C. 2003. Quality assessment of compost prepared from fly ash and
crop residue. Bioresource Technology 87: 125-127.
GIEDROJĆ B., FATYGA J. 1985. Wpływ nawoŜenia popiołem z elektrowni Czechnica na
niektóre właściwości gleby piaszczystej i plonowanie roślin. Rocz. Glebozn. 36(3):
155-163.
GUS 2005. Ochrona Środowiska 2005. Informacje i opracowania statystyczne. Główny
Urząd Statystyczny: 204-259.
HERMANN J., SADOWSKI CZ. 1985. Przyczynek do oceny agrotechnicznej popiołów
elektrownianych. Zesz. Nauk. ATR w Bydgoszczy, Ser. Rol. 127: 73-85.
KABATA-PENDIAS A., PIOTROWSKA M., WIĄCEK K. 1987. Wpływ popiołów z węgla kamiennego na gleby i rośliny. Archiwum Ochrony Środowiska 1-2: 97-104.
KLASYFIKACJA GLEB POLSKIEGO TOWARZYSTWA GLEBOZNAWCZEGO BN-78/9180-11.
Gleby i utwory mineralne. Podział na frakcje i grupy granulometryczne. Soil Textural
Classification developed by the Polish Society of Soil Science.
KOTER M., CZAPLA J., NOWAK G. 1983. Wartość nawozowa popiołu z węgla kamiennego.
Rocz. Glebozn. 34(3): 153-161.
KRĘśEL R., BORKOWSKI J., NOWAK W., WYSOCKI W. 1978. Badania nad przydatnością
rolniczą popiołów ze spalania węgla kamiennego. Rocz. Glebozn. 29(3): 217-223.
MACIAK F., LIWSKI S. 1981. Wpływ wysokich (melioracyjnych) dawek z węgla brunatnego
i kamiennego na planowanie i skład chemiczny roślin na glebie piaskowej. Rocz.
Glebozn. 32(1): 81-97.
MELLER E. 1999. Oddziaływanie zróŜnicowanych dawek popiołów ze spalania węgla
kamiennego w elektrowni „Dolna Odra” na plon i skład chemiczny roślin uprawnych.
Fol. Univ. Agric. Stetin., Ser. Agricultura 201(78): 203-214.
MICROSOFT 2000. Microsoft Excel 2000 v. 9.0. <www.microsoft.com>.
NOWAK G., CIEĆKO Z. 1991. Pobranie i wykorzystanie fosforu z węgla kamiennego przez
uprawy roślinne. Zesz. Nauk. AR, Wrocław, Rol. LV(207): 129-139.
NOWAK G.A, CIEĆKO Z. 1996. Wykorzystanie fosforu z nawozów w warunkach stosowania
gnojowicy oraz popiołu z węgla kamiennego. Zesz. Nauk. AR w Szczecinie 172, Rol.
Z. Ciećko, A.C. śołnowski, A. Chełstowski
32
62: 397-403.
NOWAK G.A., CIEĆKO Z., PONIKIEWSKI J. 1993. Dynamika potasu w roślinach oraz
w glebie lekkiej traktowanej popiołem z węgla kamiennego. Zesz. Probl. Post. Nauk
Rol. 409: 103-111.
OSTROWSKA A., GAWLIŃSKI S., SZCZUBIAŁKA Z. 1991. Metody analizy i oceny właściwości
gleb i roślin. Instytut Ochrony Środowiska. Warszawa: 334 ss.
POLSKIE NORMY 2003. PN-EN 13535:2003 Nawozy i środki wapnujące - Klasyfikacja.
Polski Komitet Normalizacyjny.
ROGALSKI M., KAPELA A., KORDYŃSKA S., WIECZOREK A., KRYSZAK J. 1998. Badania nad
początkowym wzrostem i rozwojem niektórych gatunków traw rosnących na popiołach z
elektrowni Dolna Odra. Archiwum Ochrony Środowiska 24(3): 123-128.
STATSOFT 2001. STATISTICA (data analysis software system). Statsoft Inc., Version 6.0
<www.statsoft.com>.
TERELAK H., śÓRAWSKA B. 1979. Wpływ popiołów z węgla brunatnego i odpadów paleniskowych z węgla kamiennego oraz torfu na właściwości gleb lekkich i plonowanie
roślin. Rocz. Glebozn. 30(3): 109-122.
ZERBE J., SIEPAK J., ELBANOWSKA H. 2001. Fly ash and slug mixture from heat and Power
generating Plant as Environmentally friendly industrial Waste. Polish Journal of
Environmental Studies 10(2): 11-117.
Słowa kluczowe:
popioły lotne, przyrodnicze zagospodarowanie odpadów, trawy,
skład chemiczny
Streszczenie
Badania wykonano w oparciu o doświadczenie polowe załoŜone w 1984 roku, w
którym stosowano nawoŜenie lotnymi popiołami z węgla kamiennego w dawkach od 0
do 800 t⋅ha-1. Popioły aplikowano na tle dodatków organicznych w postaci obornika,
słomy i kory drzewnej. W pierwszych latach badań na poletkach uprawiano tradycyjne
rośliny rolnicze. Od 1992 roku pole stanowiło trwały uŜytek zielony (trawy)
nienawoŜony nawozami mineralnymi. Po dziewiętnastu latach od wprowadzenia
popiołów określono plon traw z I pokosu, a w próbkach traw określono zawartość
makroskładników: N, P, K, Ca, Mg i Na. Wielkość plonu uzaleŜniona była zarówno od
dawki popiołu, jak i zastosowanych dodatków organicznych. Następczy wpływ
zastosowanych popiołów był wyraźnie inny w serii bez dodatków organicznych niŜ w
seriach z dodatkami. Niskie - do 200 t⋅ha-1 dawki popiołów nieznacznie zwiększyły
plon, natomiast wysokie dawki popiołów - 600 i 800 t⋅ha-1 spowodowały 24% spadek
plonu traw. Wzrastające dawki popiołów na ogół stopniowo zwiększały zawartość
azotu, fosforu, potasu, wapnia, magnezu i sodu ogólnego w trawach.
RESIDUAL EFFECT OF HARD COAL FLY ASHES ON THE CHEMICAL
COMPOSITION OF MEADOW GRASS
Zdzisław Ciećko, Andrzej C. śołnowski, A. Chełstowski
Department of Environmental Chemistry,
University of Warmia and Mazury, Olsztyn
WPŁYW NASTĘPCZY POPIOŁÓW Z WĘGLA KAMIENNEGO ...
Key words:
33
hard coal fly ashes, environmental utilization, solid wastes, grasses,
chemical composition
Summary
Conducted study was based on a field experiment established in 1984. Hard coal
fly ashes, applied at a rate of 0 to 800 t⋅ha-1, were combined with organic supplements manure, straw and tree bark. During first years of the study traditional crops were grown
on experimental plots, which in 1992 were turned into permanent grassland not
fertilized with mineral fertilizers. After nineteen years since the application of fly ashes,
grass yield was determined from the first cut and grass samples were collected to
analyze the macronutrient contents (N, P, K, Ca, Mg and Na). Grass yield was found to
be dependent on both fly ash rate and organic supplements. The residual effect of hard
coal fly ashes was different in the series with and without organic supplements. Low fly
ash rates (to 200 t⋅ha-1) slightly increased grass yield, while high fly ash rates (600 and
800 t⋅ha-1) caused a 24% decrease in grass yield, but only in the series without organic
supplements. In the series with these supplements a decrease in green matter yield
related to high fly ash rates was inconsiderable. In most cases increasing fly ash rates
gradually increased the concentrations of total nitrogen, phosphorus, potassium,
calcium, magnesium and sodium in grass.
Prof. dr hab. Zdzisław Ciećko
Katedra Chemii Środowiska
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski
ul. Plac Łódzki 4
10-718 OLSZTYN
e-mail: [email protected]